[发明专利]一种模拟页岩地层低渗透率的泥饼及其制备方法

说明书

本发明是一种新型的低渗透率泥饼的制备方法，由自来水、钙膨润土、重晶石、毫微重晶石、1250目碳酸钙、2200目碳酸钙、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠制备而成，制备方法为：首先将自来水加入容器内，在低速搅拌的条件下缓慢加入钙膨润土，搅拌至分散均匀，随后加入重晶石高速搅拌再加入毫微重晶石，高速搅拌；加入1250目碳酸钙和2200目碳酸钙，高速搅拌30分钟；随即缓慢加入聚丙烯酰胺和的聚丙烯酸钠，高速搅拌1小时后将制备好的泥浆倒入高温高压滤失仪器中，在压力3.5Mpa、常温的条件下滤失30分钟，用上述方法制备的泥饼能够达到低渗透率效果，同时所用材料种类和用量少，材料来源广泛，评价工艺简便高效，易于推广。

技术领域

本发明涉及一种利用泥饼来模拟页岩地层低渗透率的物理环境的制备方法，按照此制备方法能够得到薄、韧而且致密，同时泥饼渗透率能够达到页岩地层的数量级，可为页岩地层封堵剂的优选与评价提供数据与环境支撑，以及为页岩地层微裂缝模拟提供条件。

背景技术

现如今页岩气开发已成为我国能源开发的关键所在，但是由于页岩地层微裂缝与微孔隙发育，水敏性较强，长水平段易发生井壁失稳现象，解决这一问题的关键在于提高钻井液封堵性能，从封堵性的角度来看，评价封堵性能优劣的重点在于真实页岩物理环境的建立，即制备出渗透率在10^-3～10^-5mD才能还原真实页岩低渗物理环境，才能从根本上对封堵剂的性能进行最佳效果评价，从而对封堵剂效果的改进与提升提供最有价值的数据反馈。同时，对于页岩微裂缝的模拟也需要对页岩低渗物理环境的建立，而本文制备的泥饼完全能够满足其要求。到目前为止，还没有一套模拟低渗透率物理环境的泥饼的制备方法。

发明内容

针对现今没有一种还原真实页岩低渗透率物理环境的有效方法，提出了一种利用泥饼来模拟页岩真实低渗透率物理环境的方法，该方法不仅简单高效，同时成本低，试验重复性强。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种模拟页岩地层低渗透率的泥饼，由下列重量份数的原料制备而成：钙膨润土13-19份、重晶石120-170份、毫微重晶石90-115份、1250目碳酸钙30-50份、2200目碳酸钙5-15份、聚丙烯酰胺1-4份、聚丙烯酸钠5-15份和水180-220份。

进一步的，由下列重量份数的原料制备而成：钙膨润土16份、重晶石150份、毫微重晶石100份、1250目碳酸钙40份、2200目碳酸钙10份、聚丙烯酰胺2份、聚丙烯酸钠10份和水200份。

进一步的，所述重晶石密度为4.15g/cm³，所述毫微重晶石为4.4g/cm³。

本发明的第二目的是提供一种模拟页岩地层低渗透率泥饼的制备方法，先量取200份自来水于容器内，在600r/min转速的电动低速搅拌器搅拌的条件下加入16份钙膨润土，搅拌2h，使钙膨润土在水中充分分散；随后按照顺序先加入150份重晶石，在8000r/min的高速搅拌器下搅拌30min，然后再加入100份毫微重晶石，转速不变搅拌30min；再加入40份的1250目碳酸钙和10份的2200目碳酸钙，在10000r/min转速条件下高速搅拌30min；最后再加入2份聚丙烯酰胺和10份聚丙烯酸钠，在12000r/min的转速条件下高速搅拌1h后，将制备的泥浆倒入高温高压滤失仪器中，在压力3.5Mpa、常温的条件下滤失30min即制得模拟页岩地层低渗透环境的泥饼。

本发明的第三目的是一种泥饼渗透率的评价方法，步骤包括：

(1)向以上泥饼成型但还未凝固的高温高压滤失仪中用玻璃棒引流加入蒸馏水至滤失仪上部刻度线，在室温下和压力3.5Mpa条件下，分别测定泥饼在仪器中注水条件下10min、20min、30min的滤失量，记为V₁，V₂，V₃；

(2)测30min后的泥饼厚度，记为h，然后根据公式计算泥饼渗透率K；